BRPI0811610B1 - Ferritic sheets and manufacturing processes of a sheet steel - Google Patents

Description

"CHAPAS FERRÍTICAS E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO" Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a uma chapa ferrítica de aço laminada a quente ou a frio, possuindo uma resistência superior a 400 MPa e uma densidade inferior a 7,3 aproximadamente, assim como seu processo de fabricação.

Antecedentes da Invenção [002] A diminuição da quantidade de COz emitido pelos veículos automobilísticos passa notadamente pelo alijamento dos veículos automobilísticos. Esse alijamento pode ser realizado: - graças a um aumento das características mecânicas dos aços que constituem as peças estruturais ou as peças de revestimento, ou - com características mecânicas determinadas, graças a uma redução da densidade dos aços.

[003] A primeira via constitui 0 objeto de numerosas pesquisas, aços cuja resistência mecânica vai de SOO MPa a mais de 1000 MPa foram propostos pela indústria siderúrgica. A densidade desses aços continua, todavia, próxima de 7,8, que é a densidade de aços convencionais.

[004] Uma segunda via passa pela adição de elementos capazes de reduzir a densidade dos aços: a Patente EP 1485511 divulga assim aços que comportam adições de silício (2-10%) e de alumínio (1-10%) de microestrutura ferrítica, e contendo também carbonetos.

[005] Todavia, 0 teor em silício relatívamente elevado desses aços pode apresentar em certos casos problemas de adesão ao revestimento e de duetilidade.

[006] Conhece-se, por outro lado, aços contendo uma adição de aproximadamente 8% de alumínio: pode-se, todavia, encontrar dificuldades, quando da fabricação desses aços, em particular quando da Iam inação a frio. Pode-se também encontrar problemas de estriamento, quando da estampagem desses aços. Quando estes contêm mais de 0,010% C, uma precipitação de carbonetos pode aumentar a fragilidade, A utilização desses aços para a fabricação de peças estruturais é, então, impossível.

[007] A finalidade da invenção é de propor chapas de aço laminadas a quente ou a frio, apresentando simultaneamente: - uma densidade inferior a 7,3 aproximadamente; - uma resistência Rm superior a 400 MPa; - uma boa aptidão à deformação, em particular à laminação, e uma excelente resistência ao estriamento; - uma boa sol debilidade e um bom revestimento.

Descrição da Ihvemcão [008] O objetivo da invenção é também propor um processo de fabricação compatível com as Instalações industriais usuais.

[009] Para isso, a invenção tem por objeto uma chapa ferrítica laminada a quente em aço, cuja composição compreende, os teores sendo expressos em peso: 0,001 < C < 0,15%, Mn < 1%, Si < 1,5%, 6% < Al < 10%, 0,020% < Ti < 0,5%, SD < 0,050%, P < 0,1%, e, a título opcional, um ou vários elemento(s) escolhido(s) dentre: Cr < 1%, Mo < 1%, Ni < 1%, Nb < 0,1%, V < 0,2%, B < 0,01%, o resto da composição sendo constituído de ferro e de impurezas inevitáveis resultando da elaboração, o tamanho médio de grão de ferrita div medida sobre uma superfície perpendicular à direção transversa em relação à laminação sendo inferior a 100 micro metros.

[010] A invenção tem também por objeto uma chapa ferrítica laminada a frio e recozida em aço de composição acima, caracterizada pelo fato de sua estrutura ser constituída de ferrita equieixo, cujo tamanho médio de grão do é inferior a 50 micrometros, e pelo fato de a fração linear f de precipitados k intergranulares é inferior a 30%, a fração linear f sendo definida oor: designando o comprimento total das juntas de grãos, ™mr>r>rtancjo precipitados k relativamente a uma superfície (S) considerada, designando o comprimento total das juntas de grãos relativamente à superfície (S) considerada [011] De acordo com um modo particular, a composição compreende: 0,001%<C< 0,010%, Mn <0,2%.

[012] De acordo com um modo preferido, a composição compreende: 0,010% < C < 0,15%, 0,2% < Mn < 1 %.

[013] Preferencial mente, a composição compreende: 7,5% < Al < 10%.

[014] Muito preferencial mente, a composição compreende: 7,5% < Al < 8,5%.

[015] O teor em carbono em solução sólida é preferencial mente inferior a 0,005% em peso, [016] De acordo com um modo preferido, a resistência da chapa é superior ou igual a 400 MPa.

[017] A título preferencial, a resistência da chapa é superior ou igual a 600 MPa, [018] A invenção tem também por objeto um processo de fabricação de uma chapa de aço laminada a quente, segundo o qual se aprovisiona um aço de composição segundo uma das composições acima, funde-se o aço sob a forma de um semiproduto que se leva a uma temperatura superior ou igual a 1150 aC. Lamina-se a quente o semiproduto para se obter uma chapa, graças a pelo menos duas etapas de lamínação realizadas a temperaturas superiores a 1050 -C, a taxa de redução de cada uma das etapas sendo superior ou igual a 30%, o tempo que decorre entre cada uma das etapas de laminação, e a etapa de laminação seguinte, sendo superior ou igual a 10 s. Conclui-se a laminação a uma temperatura Tfl superior ou igual a 900 SC, resfria-se a chapa de tal modo que o intervalo de tempo tp decorrente entre 850 e 700 -C seja superior a 3 s, para se conseguir uma precipitação de precipitados k, depois se bobina a chapa a uma temperatura Tbob compreendida entre 500 e 700 SC.

[019] De acordo com um modo particular, a fundição é feita diretamente sob a forma de placas finas ou de tiras finas entre cilindro contrarrotativos.

[020] A invenção tem também por objeto um processo de fabricação de uma chapa em aço laminada a frio e recozida segundo o qual se aprovisiona uma chapa de aço laminada a quente fabricada segundo um dos modos acima, depois se lamina a frio a chapa com uma taxa de redução compreendida entre 30 e 90%, de forma a se obter uma chapa laminada a frio. Aquece-se, em seguida, a chapa laminada a frio a uma temperatura Τ' com uma velocidade Vc superior a 3 QC C/s, depois se resfria a chapa a uma velocidade Vr inferior a 100 eC/s, a temperatura T e a velocidade Vr sendo escolhidas, de forma a se conseguir uma recristalização completa, uma fração linear f de precipitados intergranulares k inferior a 30% e um teor em carbono em solução sólida inferior a 0,005% em peso.

[021] Aquece-se preferencialmente a chapa laminada a frio a uma temperatura Τ' compreendida entre 750 e 950 SC.

[022] De acordo com um modo particular de fabricação de uma chapa laminada a frio e recozida, aprovisiona-se uma chapa de composição: 0,010% < C < 0,15%, 0,2% < Mn < 1 %, Si < 1,5%, 6% < Al < 10%, 0,020% < Ti < 0,5%, S < 0,050%, P < 0,1%, e, a título opcional, um ou vários elemento(s) escolhido(s) dentre: Cr < 1%, Mo < 1%, Ni < 1%, Nb < 0,1%, V < 0,2%, B < 0,01%, o resto da composição sendo constituído de ferro e de impurezas inevitáveis resultando da elaboração, e aquece-se a chapa laminada a frio a uma temperatura Τ’ escolhida de forma a evitar a dissolução de precipitados k„ [023] De acordo com um modo particular, aprovísíona-se uma chapa de composição acima e aquece-se a chapa laminada a frio a uma temperatura T compreendida entre 750 e 800 ®C, [024] A invenção tem também por objeto a utilização de chapas de aço, de acordo com um dos modos acima ou fabricadas, segundo um dos modos acima para a fabricação de peças de revestimento ou de peças estruturais no domínio automobilístico.

Breve Descrição pos Desenhos [025] Outras características e vantagens da invenção aparecerão no decorrer da descrição abaixo, dada a título de exemplo e feita com referência às figuras anexadas segundo as quais: - a figura 1 define esquematicamente a fração linear f de juntas de grãos ferríticos, comportando uma precipitação intergranular; - a figura 2 apresenta a microestrutura de uma chapa laminada a quente, de acordo com a invenção; - a figura 3 apresenta a microestrutura de uma chapa laminada a quente fabricada, segundo condições que não satisfazem a invenção; - as figuras 4 e 5 ilustram a microestrutura de duas chapas laminadas a frio e recozidas, de acordo com a invenção; - a figura 6 apresenta a microestrutura de uma chapa de aço laminada a frio recozida fabricada, segundo condições que não satisfazem a invenção.

DescricÃq de Realizações da Invenção [026] A presente invenção refere-se a aços que apresentam uma densidade reduzida, inferior a 7,3 aproximadamente, conservando características de uso satisfatórias.

[027] A invenção refere-se notadamente, a um processo de fabricação que permite controlar a precipitação de carbonetos intermetálicos, a mícroestrutura e a textura em aços que comportam notadamente combinações particulares de carbono, de alumínio e de titânio.

[028] No que se refere à composição química do aço, o carbono exerce um papel importante sobre a formação da mícroestrutura e sobre as propriedades mecânicas: - de acordo com a invenção, o teor em carbono está compreendido entre 0,001% e 0,15%: abaixo de 0,001%, não se pode conseguir um endurecimento significativo, Quando o teor em carbono é superior a 0,15%, a aptidão à Iam inação a frio dos aços é pequena; - quando o teor em manganês excede 1%, existe um risco de estabilização da austenita residual à temperatura ambiente, em razão do caráter gamagênio desse elemento. Os aços, de acordo com a invenção, têm uma mícroestrutura ferrítica à temperatura ambiente. Diferentes modos particulares da invenção podem ser utilizados, em função do teor em carbono e em manganês do aço: - quando o teor em carbono está compreendido entre 0,001 e 0,010% e quando o teor em manganês é inferior ou igual a 0,2%, a resistência Rm mínima obtida é de 400 MPa; - quando o teor em carbono é superior a 0,010% e inferior ou igual a 0,15%, e quando o teor em manganês é superior a 0,2% e inferior ou igual a 1%, a resistência mínima obtida é de 600 MPa, Nas faixas dos teores em carbono apresentadas acima, os inventores colocaram em evidência que esse elemento contribuía para um endurecimento considerável por uma precipitação de carbonetos (TiC ou precipitados kappa) e por uma afinação do grão ferrítico. A adição de carbono leva apenas a uma pequena perda de ductilidade, caso a precipitação de carbonetos não seja intergranular ou caso o carbono não esteja em solução sólida.

[029] Nessas faixas de composição, o aço tem uma matriz ferrítica em qualquer temperatura quando do ciclo de fabricação, isto é, desde a solidificação a partir da fundição: - ao mesmo título que o alumínio, o silício é um elemento que permite reduzir a densidade do aço. Todavia, uma adição excessiva de silício, além de 1,5%, provoca a formação de óxidos muito aderentes e o aparecimento eventual de defeitos de superfície, levando notadamente a uma falta de umedecimento nas operações de galvanização à imersão. Além disso, essa adição excessiva diminui a ductilidade; - o alumínio é um elemento importante da invenção: quando seu teor é inferior a 6% em peso, uma redução suficiente da densidade não pode ser obtida. Quando seu teor é superior a 10%, existe um risco de formação de fases intermetálicas fragilizantes FesAI e FeAI.

[030] Preferencialmente, o teor em alumínio está compreendido entre 7,5 e 10%: no meio dessa faixa, a densidade da chapa é inferior a 7,1 aproximadamente.

[031] Preferencialmente, o teor em alumínio está compreendido entre 7,5 e 8,5%: nessa faixa, obtém-se um alijamento satisfatório sem diminuição da ductilidade: - o aço contém também um teor mínimo em titânio de 0,020% que contribui para limitar o teor em carbono em solução sólida em quantidade inferior a 0,005% em peso, graças a uma precipitação de TiC. O carbono em solução sólida tem um efeito nefasto sobre a ductilidade devido ao fato de reduzir a mobilidade dos deslocamentos. Além de 0,5% de titânio, a precipitação de carbonetos de titânio intervém em quantidade muito considerável, e a ductilidade é reduzida; - uma adição eventual de boro limitada a 0,010% contribui também para uma redução do carbono em solução sólida; - o teor em enxofre é inferior a 0,050%, de forma a limitar uma precipitação eventual de TiS que diminuiría a ductilidade; - por razões de ductilidade a quente, o teor em fósforo é também limitado a 0,1%.

[032] A título opcional, o aço pode também conter, sozinhos ou em combinação: - cromo, molibdênio, ou níquel em quantidade inferior ou igual a 1%. Esses elementos fornecem um endurecimento complementar por solução sólida; - elementos de microliga, como o nióbio e o vanádio em quantidade respectivamente inferior a 0,1 e 0,2% em peso, podem ser acrescentados para se obter um endurecimento complementar por precipitação.

[033] O resto da composição é constituído de ferro e das impurezas inevitáveis que resultam da elaboração.

[034] A estrutura dos aços, de acordo com a invenção, comporta uma distribuição homogênea de grãos ferríticos muito desorientados: a desorientação forte entre grãos próximos permite evitar o defeito de estriamento: esse defeito se caracteriza, quando da conformação a frio de chapas, pelo aparecimento localizado e prematuro de tiras, de acordo com o sentido de laminação, formando um relevo. Esse fenômeno é devido à presença de grupamento de grãos recristalizados e ligeiramente desorientados, pois proveniente de um mesmo grão original antes da recristalização. Uma estrutura sensível ao estriamento é caracterizada por uma distribuição espacial de textura.

[035] Quando o fenômeno de estriamento está presente, as propriedades mecânicas em sentido transverso (notadamente o alongamento uniforme) e a aptidão à conformação são muito reduzidas. Os aços, de acordo com a invenção, não apresentam sensibilidade ao estriamento, quando da conformação, em razão de sua textura favorável.

[036] De acordo com uma forma da invenção, a microestrutura à temperatura ambiente dos aços é constituída de uma matriz de ferrita equieixo, cujo tamanho de grão médio é inferior a 50 micrometros. O alumínio está majoritariamente em solução sólida nessa matriz à base de ferro. Esses aços contêm precipitados kappa ("k") que são uma fase intermetálica ternária FeaAIGx. A presença desses precipitados na matriz ferrítica leva a um endurecimento considerável. Esses precipitados k não devem, todavia, estar presentes sob a forma de uma precipitação intergranular marcada sob pena de uma redução considerável da ductilidade: os inventores colocaram em evidência que a ductilidade era reduzida, quando a fração linear de juntas de grãos ferríticos que apresentam uma precipitação k, era superior ou igual a 30%. A definição dessa fração linear f e dada na figura 1: caso se considere um grão particular, cujo contorno é limitado por juntas de grãos sucessivos de comprimento Lt, U, ... Li, as observações por microscopia mostram que esse grão pode comportar precipitados k ao longo das juntas sobre um comprimento di,...dj... Considerando-se uma superfície (S) estatisticamente representativa da microestrutura, por exemplo, composta de mais de 50 grãos, define-se a fração linear, que comporta precipitados k pela expressão f: designa o comprimento total das juntas de grãosaue comportam precipitados k, relativamente à superfície (S) considerada. representa o comprimento total das juntas de grãos relativamente à superfície (S) considerada.

[037] A expressão f traduz, portanto, a taxa de recobrimento das juntas de grãos ferríticos por uma precipitação k.

[038] De acordo com uma outra forma da invenção, o grão ferrítico não é equieixo, mas seu tamanho médio div é inferior a 100 micrometros, div designa o tamanho de grão medido pelo método das interceptações lineares sobre uma superfície (S) representativa perpendicular à direção transversa em relação à laminaçâo. A medida de div é feita, segundo a direção perpendicular à espessura da chapa. Essa morfologia de grão não equieixo, que apresenta um alongamento no sentido da laminaçâo, pode estar, por exemplo, presente sobre chapas de aço laminadas a quente, de acordo com a invenção.

[039] A aplicação do processo de fabricação de uma chapa laminada a quente, de acordo com a invenção, é a seguinte: - aprovisiona-se um aço de composição, de acordo com a invenção; - procede-se à fundição de um semi-produto a partir desse aço. Essa fundição pode ser realizada em placas, ou em contínuo sob a forma de placas de espessura da ordem de 200 mm. Pode-se facilmente efetuar a fundição sob a forma de placas finas de algumas dezenas de milímetros de espessura, ou de tiras finas, entre cilindros de aço contra-rotativos. Esse modo de fabricação sob a forma de produtos fínos é particularmente vantajoso, pois permite obter mais facilmente uma estrutura fina que favorece a realização da invenção, conforme será visto depois. Por meio de seus conhecimentos gerais, o técnico saberá determinar as condições de fundição que satisfaçam, ao mesmo tempo, a necessidade de se obter uma estrutura fina e equieixo após a fundição, e aquela de satisfazer as exigências usuais de uma fundição industrial.

[040] Os semiprodutos fundidos são inicialmente levados a uma temperatura superior a 1150 QC para atingir em qualquer ponto uma temperatura favorável às deformações elevadas que vai sofrer o aço, quando das diferentes etapas de laminação.

[041] Naturalmente, no caso de uma fundição direta de placas finos ou de tiras finas entre cilindro contra-rotativas, a etapa de laminação a quente desses semiprodutos começando a mais de 1150 eC pode ser realizada diretamente após fundição, embora uma etapa de aquecimento intermediário não seja necessária nesse caso.

[042] Na sequência de numerosos testes, os inventores colocaram em evidência que era possível evitar o problema de estriamento e conseguir uma excelente estampabilidade e uma boa ductilidade, por meio do processo de fabricação, comportando as seguintes etapas: - lamina-se a quente o semiproduto para se obter uma chapa, por uma sucessão de etapas de laminação. Cada uma das etapas corresponde a uma redução de espessura do produto pela passagem no meio de cilindros de laminador. Em condições industriais, essas etapas são realizadas, quando do esboçamento do semiproduto sobre um laminador de tiras. A taxa de redução associada a cada uma dessas etapas é definida por: (espessura do semiproduto, após etapa de laminação - espessura antes da laminação)/(espessura antes da laminação). De acordo com a invenção, pelo menos duas dessas etapas são realizadas a temperaturas superiores a 1050 QC, a taxa de redução de cada uma delas é superior ou igual a 30%. O intervalo de tempo tj entre cada uma das deformações de taxa superior a 30% e a deformação posterior é superior ou igual a 10 s, de forma a se obter uma recristalização total ao final desse intervalo de tempo tj. Os inventores colocaram em evidência que essa combinação particular de condições levava a um afinamento muito considerável da estrutura a quente. Promove-se assim uma recristalização, graças a temperaturas de laminação superiores à temperatura de não recristalização Tnr.

[043] Os inventores colocaram também em evidência que uma estrutura inicial fina, tal como aquela obtida após uma fundição direta, era favorável para acelerar a recristalização; - conclui-se a laminação a uma temperatura Tfl superior ou igual a 900 5C, de forma a se conseguir uma recristalização completa; - resfria-se, em seguida, a chapa obtida: os inventores colocaram evidência que uma precipitação particularmente eficaz de precipitados k e de carbonetos TiC era obtida quando o intervalo de tempo tP decorrente ao resfriamento entre 850 e 700 SC era superior a 3 s. Obtém-se, dessa forma, uma precipitação intensa favorável ao endurecimento; - bobina-se, em seguida, a chapa a uma temperatura Tbob compreendida entre 500 e 700 -C. Essa etapa conclui a precipitação de TiC.

[044] Nesse estágio, obtém-se assim uma chapa laminada a quente, cuja espessura vai, por exemplo, de 2 a 6 mm. Caso se deseje fabricar uma chapa de espessura mais estreita, por exemplo, de 0,6 a 1,5 mm, o processo de fabricação é o seguinte: - aprovisiona-se uma chapa laminada a quente, fabricada segundo o processo descrito acima. Naturalmente, se o estado de superfície da chapa o exigir, efetuar-se-á uma decapagem por meio de um processo conhecido em si; - efetua-se, em seguida, uma laminação a frio, a taxa de redução estando compreendida entre 30 e 90%; - aquece-se, em seguida, a chapa laminada a frio com uma velocidade de aquecimento Vc superior a 3 QC/s, isto a fim de evitar uma restauração que diminuiría a capacidade à recristalização posterior. O aquecimento é feito até uma temperatura de recozimento Τ' que será escolhida de forma a se obter uma recristalização completa da estrutura inicial muito encruada.

[045] Resfria-se, em seguida, a chapa a uma velocidade Vr inferior a 100 QC/s de forma a não provocar uma eventual fragilização por um excesso de carbono em solução sólida. Esse resultado é particularmente surpreendente à medida que se podia pensar que uma velocidade de resfriamento rápido seria favorável para reduzir uma precipitação fragilizante. Ora, os inventores colocaram em evidência que um resfriamento lento, a uma velocidade de resfriamento inferior a 100 QC/s, levava a uma precipitação importante de carbonetos que reduzia assim o teor em carbono em solução sólida: essa precipitação tem por efeito aumentar a resistência, sem consequência nefasta sobre a ductilidade.

[046] Escolher-se-á a temperatura de recozimento Τ' e a velocidade Vr, de forma a se obter sobre o produto final: - uma recristalização completa; - uma fração linear f de precipitados intergranulares k inferior a 30%; - um teor em carbono em solução sólida inferior a 0,005%.

[047] Escolher-se-á preferencialmente uma temperatura Τ' compreendida entre 750 e 950 eC, para se obter uma recristalização completa.

[048] Mais particularmente, quando o teor em carbono é superior a 0,010% e inferior ou igual a 0,15%, e quando o teor em manganês é superior a 0,2% e inferior ou igual a 1%, escolher-se-á a temperatura T de forma a evitar, além disso, a dissolução de precipitados k presentes antes do recozimento. Com efeito, se esses precipitados forem dissolvidos, a precipitação posterior ao resfriamento lento intervirá sob a forma íntergranular fragilizante: uma temperatura de recozimento muito considerável levará à redissolução dos precipitados k formados quando da fabricação da chapa laminada a quente e diminuiría a resistência mecânica. Para isso, escolher-se-á preferencialmente uma temperatura Τ' compreendida entre 750 e 800 SC.

[049] A título de exemplo não limitativo, os resultados seguintes vao mostrar as características vantajosas conferidas pela invenção.

Exemplo 1: chapas laminadas a quente [050] Foram elaborados aços por fundição sob a forma de semiprodutos de espessura de 50 mm aproximadamente. Suas composições, expressas em percentagem ponderai, figuram na tabela 1 abaixo.

Tabela 1: Composições de aços (% em peso). I = De acordo com a invenção. R = referência.

Valores sublinhados: não de acordo com a invenção.

[051] Os semiprodutos foram aquecidos a uma temperatura de 1220aC e laminadas a quente para se obter uma chapa de uma espessura de 3,5 mm aproximadamente.

[052] A partir de uma mesma composição, certos aços constituíram o objeto de diferentes condições de Iam inação a quente. As referências 11-a, 11-b, 11-c, 11-d, 11-e designam, por exemplo, cinco chapas de aços fabricadas segundo condições diferentes a partir da composição 11.

[053] Para os aços 11 a I3, a tabela 2 detalha as condições das etapas sucessivas de lamínação a quente: - o número N de etapas de Iam inação realizadas a uma temperatura de Iam inação a quente superior a 1050 eC; - dentre estas, o número Nj de etapas de Ia mi nação, cuja taxa de redução é superior a 30%; - o tempo Tj decorrendo entre cada uma das etapas Nj, e a etapa da ia mi nação sucedendo imediatamente a cada uma destas. - a temperatura de fim de laminação Tfl; - o intervalo de tempo tp decorrendo no resfriamento entre 850 e 700 SC; - a temperatura de bobínagem Tbob Tabela 2: condições de fabricação, quando da laminação a quente I = de acordo com a invenção. R = referência Valores sublinhados: não de acordo com a invenção [054] A tabela 3 apresenta a densidade medida sobre as chapas da tabela 2 e certas características mecânicas e microestruturais. Mediram-se assim, em sentido transverso em relação à laminação, a resistência RM, o alongamento uniforme Au, o alongamento à ruptura At. Mediu-se também o tamanho de grãos div pelo método das interceptações lineares, segundo a norma NF EN ISO 643 sobre uma superfície perpendicular à direção transversa em relação à laminação. A medida de div foi feita, segundo a direção perpendicular à espessura da chapa. Com a finalidade de serem conseguidas propriedades mecânicas elevadas, buscou-se mais particularmente um tamanho de grão div inferior a 100 micrometros.

Tabela 3: Propriedades das chapas laminadas a quente obtidas a partir dos acos 11 e 13.1 = De acordo com a invenção. R = referência n.d = não determinado Valores sublinhados: não de acordo com a invenção.

[055] As chapas de aço, de acordo com a invenção, cuja microestrutura é ilustrada, por exemplo, na figura 2 pela chapa 11 d, são caracterizadas por um tamanho de grão div inferior a 100 mierometros e apresentam uma resistência mecânica que vai de 505 a 645 MPa, [056] As chapas 11b e 11 e foram laminadas com um tempo interpasse muito curto. Sua estrutura é, então, grosseira e não-recristalizada ou insuficientemente recristalizada, conforme mostra a figura 3, relativa à chapa 11 e. Em consequência, a ductilidade é diminuída e a chapa é mais sensível ao defeito de estriamento. Conclusões similares podem ser tiradas para a chapa I3b.

[057] A chapa 11c foi laminada com um número insuficiente de etapas de lamínação com uma taxa superior a 30%, um tempo interpasse e um intervalo de tempo tP muito curtos. As consequências são idênticas àquelas anotadas sobre as chapas 11b e 11 e. O intervalo de tempo tp sendo muito pequeno, uma precipitação endurecedora de precipitados k e de carbonetos TiC só ocorre parcialmente, o que não permite tirar pleno partido das possibilidades de endurecimento.

[058] Os semi produtos fabricados a partir dos aços de referência R1 a R6 foram laminados para fabricar chapas laminadas a quente em condições de fabricação idênticas àquelas do aço I3a da tabela 2. As propriedades obtidas sobre essas chapas são levadas à tabela 4.

Tabela 4: propriedades mecânicas das chapas laminadas a quente obtidas a oartir dos acos R1 a R6. 3 I = De acordo com a invenção. R = referência n.d. = não determinado Valores sublinhados: não de acordo com a invenção.

[059] O aço R1 possui um teor insuficiente em titânio, o que leva a um teor em carbono em solução sólida muito importante: a aptidão à dobra é, então, reduzida.

[060] O aço R2 possui um teor em alumínio insuficiente, o que não permite obter uma densidade inferior a 7,3.

[061] Os aços R3, R4, R5 e R6 contêm um teor muito importante em alumínio e eventualmente em carbono: sua ductilidade é reduzida em razão da precipitação excessiva de fases i π ter metálicas ou de carbonetos. EXEMPLO 2: chapas laminadas a frio e recozidas [062] A partir das chapas de aços laminadas a quente 11-a e 13-a (de acordo com a invenção) e 11-c e l-3b (não satisfazendo as condições da invenção), efetuou-se uma Ia mi nação a frio com uma redução de 75% para serem obtidas chapas de 0,9 mm de espessura aproximadamente. A aptidão à laminação a frio foi revelada durante essa etapa. Em seguida, efetuou-se um recozimento caracterizado por uma velocidade de aquecimento Vc = 10 -Cís. As temperaturas de recozimento V e as velocidades de resfriamento Vr foram levadas à tabela 5. Nessas condições, o recozimento acarreta uma recristalização completa.

[063] A partir de uma mesma chapa laminada a quente, determinados aços constituíram o objeto de diferentes condições de laminação a frio e de recozimento. As referências I3a1t I3a2, I3a3, I3a4, designam, por exemplo, quatro chapas de aços fabricadas segundo condições diferentes de laminação a frio e de recozimento a partir da chapa laminada a quente I3a.

Tabela 5: condícões de fabricação das chapas laminadas a frio e resozidas I = De acordo com a invenção. R = referência Valores designados: não de acordo com a invenção.

[064] A tabela 6 apresenta certas características mecânicas, químicas, microestrufurais e de densidade das chapas da tabela 5. Mediu-se assim por testes de tração em sentido transverso em relação à laminação, o limite de elasticidade Re, a resistência Rm, o alongamento uniforme Au, o alongamento à ruptura At, Por meio de observações por microscopia eletrônica com varredura, destacou-se a presença eventual de facetas de divagem sobre as superfícies de ruptura das amostras de testes.

[065] O teor em carbono Csoí em solução sólida foi também medido. A aptidão à dobra e ao encaixe foram avaliadas. Destacou-se também a presença eventual de estriamento consecutiva às deformações.

[066] A microestrutura dessas chapas recristaüzadas é constituída de ferrita equieixo, cujo tamanho médio de grão da foi medido no sentido transverso da laminação. Mediu-se também a taxa de recobrimento f das juntas de grãos ferríticos por uma precipitação k, por meio do programa de análises de imagens Aphelion" Tabela 6: propriedades mecânicas das chapas laminadas a frio e recozidas obtidas a partir dos acos 11 e I3 I = De acordo com a invenção R = referência N.D: não determinado Valores sublinhados: não de acordo com a invenção [067] As chapas de aços 11 a1 e I3a1 apresentam um teor em carbono em solução sólida, um tamanho de grão equieixo ferrítico e uma taxa de recobri mento f das juntas de grãos que satisfazem as condições da invenção. Por conseguinte, a aptidão à dobra, ao encaixe, a resistência ao esfriamento dessas chapas, é elevada.

[068] A figura 4 ilustra a microestrutura da chapa de aço Mal, de acordo com a invenção.

[069] A figura 5 ilustra a microestrutura de uma outra chapa de aço, de acordo com a invenção, I3al: anota-se a presença de precipitados k, dos quais uma pequena quantidade somente está presente sob a forma intergranular, o que permite conservar uma ductilidade elevada.

[070] Em comparação, a chapa de aço 11 a2 foi resfriada a uma velocidade muito importante após recozimento: o carbono está, então, total mente em solução sólida, o que acarreta uma redução de ductilidade da matriz, traduzindo-se pela presença local de faixas frágeis sobre as fácies de ruptura. Da mesma forma, a chapa I3a2 foi resfriada a uma velocidade muito importante e leva também a um teor excessivo em solução sólida.

[071] A figura 6 ilustra a microestrutura da chapa I3a3: esta foi recozida a uma temperatura Τ' muito importante: os precipitados k presentes antes do recozimento foram dissolvidos, sua precipitação posterior ao resfriamento interveio sob uma forma intergranular em quantidade excessiva. Isto se traduz pela presença local de faixas frágeis sobre as fácies de ruptura.

[072] A chapa I3a4 foi também recozida a uma temperatura que acarreta uma dissolução parcial dos precipitados k. O teor em carbono em solução sólida é excessivo.

[073] A chapa de aço 11 c1 foi fabricada a partir de uma chapa laminada a quente que não satisfaz as condições da invenção: o tamanho de grão equieixo é muito importante, a resistência ao estriamento e a aptidão ao encaixe são insuficientes.

[074] A chapa I3b laminada a quente, que não satisfaz os critérios da invenção, não está apta à deformação, já que fissuras transversais aparecem, quando da laminação a frio.

[075] Testes de soldabilidade por resistência por pontos foram feitos sobre a chapa de aço 11 a1, seja em soldagem homogênea (soldagem de duas chapas de mesma composição), seja em soldagem heterogênea (soldagem com uma chapa de aço, sem intersticial de composição, expressa em percentagem ponderai: 0,002% C, 0,01% Si, 0,15% Mn, 0,04% Al, 0,015% Nb, 0,026% Ti). Os exames mostram que as juntas soldadas estão isentas de defeitos.

[076] No caso de tratamento térmico posterior das juntas soldadas, a adição de 0,096% Ti garante a ausência de carbono em solução sólida em zona afetada pelo calor.

[077] Os aços, de acordo com a invenção, apresentam uma boa aptidão à galvanização em contínuo, em particular, quando de um ciclo de recozimento a 800°C com uma temperatura de ponto de orvalho superior a -20 °C.

[078] Os aços, de acordo com a invenção, apresentam, portanto, uma combinação de propriedades (densidade, uma resistência mecânica, aptidão à deformação, soldabilidade, revestibilidade) particularmente interessante. Essas chapas de aços são utilizadas com proveito para a fabricação de peças de revestimento ou de estrutura no domínio automóvel.

Reivindicações

Claims (15)

1. CHAPA FERRÍTICA laminada a quente em aço, em que sua composição compreende os teores sendo expressos em peso: 0,001 < C < 0.15% Mn < 1% Si < 1,5% 6%< Al< 10% 0,020% < Ti < 0,5% S < 0,050% P < 0,1% e, a título opcional, um ou vários elementos escolhidos dentre: Gr < 1% Mo < 1 % Ni < 1% Nb < 0,1% V < 0,2% B< 0,010% o resto da composição sendo constituída de ferro e de impurezas inevitáveis resultantes da elaboração, caracterizada pelo fato de compreender grãos de ferrita não equieixo, cujo o tamanho médio de grão de não equieixo de ferrita dtv medido sobre uma superfície perpendicular à direção transversa em relação à laminação sendo inferior a 100 micrometros, ditos grãos de ferrita não equieixos compreendendo um alongamento no sentido da laminação a quente, e a dita chapa compreendendo uma precipitação de precipitados kappa e de carbonetos TiC.

2. CHAPA FERRÍTICA laminada a frio e recozida em aço, em que sua composição compreende os teores sendo expressos em peso: 0,001 < C < 0,15% Μη < 1% Si < 1,5% 6%< Al< 10% 0,020% < Ti < 0,5% S < 0,050% Ρ<0,1% e, a título opcional, um ou vários elementos escolhidos dentre: Cr < 1% Mo < 1% Ni < 1% Nb < 0,1% V < 0,2% B< 0,010% o resto da composição sendo constituída de ferro e de impurezas inevitáveis resultantes da elaboração, caracterizada pelo fato de sua estrutura ser constituída de ferrita equieixo, cujo tamanho médio de grão da é inferior a 50 micrometros, e pelo fato de a fração linear f de precipitados k intergranulares ser inferior a 30%, essa fração linear f sendo definida por: designando o comprimento total das juntas de grãos, comportando precipitados k relativamente a uma superfície (S) considerada, designando o comprimento total das juntas de grãos relativamente a essa superfície (S) considerada.

3. CHAPA em aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de sua composição compreender, os teores sendo expressos em peso: 0,001%<C<0,010% Mn < 0,2%.

4. CHAPA em aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de sua composição compreender, os teores sendo expressos em peso: 0,010% < C < 0,15% 0,2% < Mn < 1%.

5. CHAPA em aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de sua composição compreender, os teores sendo expressos em peso: 7,5% < Al< 10%.

6. CHAPA em aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de sua composição compreender, os teores sendo expressos em peso: 7,5% < Al < 8,5%.

7. CHAPA em aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de o teor em carbono em solução sólida ser inferior a 0,005% em peso.

8. CHAPA em aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de sua resistência Rm ser superior ou igual a 400 MPa.

9. CHAPA em aço, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de sua resistência Rm ser superior ou igual a 600 MPa.

10. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO laminada a quente, caracterizado pelo fato de: - aprovisiona-se um aço de composição, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, - funde-se esse aço sob a forma de semiproduto, depois - leva-se esse semiproduto a uma temperatura superior ou igual a 1150 -C, depois - lamina-se a quente esse semiproduto para se obter uma chapa, graças a pelo menos duas etapas de laminação efetuadas a temperaturas superiores a 1050 SC, a taxa de redução de cada uma pelo menos dessas duas etapas sendo superior ou igual a 30%, o tempo que decorre entre cada uma pelo menos dessas ditas duas etapas de laminação, e a etapa de laminação seguinte, sendo superior ou igual a 10s, depois - conclui-se a laminação a uma temperatura Tfl superior ou igual a 900 eC, depois - resfria-se essa chapa de tal modo que o intervalo de tempo tp decorrente entre 850 e 700 SC seja superior a 3s, para se obter uma precipitação de precipitados k, depois - bobina-se essa chapa a uma temperatura Tbob compreendida entre 500 e 700 eC.

11. PROCESSO de fabricação de uma chapa laminada a quente, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de essa fundição ser feita diretamente sob a forma de fundição de placas finas ou de tiras finas entre cilindro contrarrotativos.

12. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UMA CHAPA EM AÇO laminada a frio e recozida, caracterizado pelo fato de: - aprovisiona-se uma chapa de aço laminada a quente, fabricada como definida na reivindicação 10 ou 11, depois, - lamina-se a frio a chapa com uma taxa de redução compreendida entre 30 e 90%, de forma a se obter uma chapa laminada a frio, depois - aquece-se essa chapa laminada a frio a uma temperatura Τ' com uma velocidade Vc superior a 3 QC C/s, depois - resfria-se essa chapa a uma velocidade Vr inferior a 100 eC/s, - essa temperatura Τ' e essa velocidade Vr sendo escolhidas de forma a se conseguir uma recristalização completa, uma fração linear f de precipitados k intergranulares inferior a 30% e um teor em carbono em solução sólida inferior a 0,005% em peso.

13. PROCESSO de fabricação, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de se aquecer essa chapa laminada a frio a uma temperatura Τ' compreendida entre 750 e 950 eC.

14. PROCESSO de fabricação, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de se aprovisionar uma chapa de composição, como definida na reivindicação 4, e pelo fato de se aquecer essa chapa laminada a frio a uma temperatura Τ' escolhida de forma a evitar a dissolução de precipitados k.

15. PROCESSO de fabricação, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de se aprovisionar uma chapa de composição, como definida na reivindicação 4, e pelo fato de se aquecer essa chapa laminada a frio a uma temperatura Τ' compreendida entre 750 e 800 eC.